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《哈尔滨工程大学》 2011年
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考虑流固耦合的管路系统振动噪声及特性研究

李艳华  
【摘要】:流体管道系统广泛应用于海洋工程、生物工程、电力工业、石油能源工业、核工业、舰船、飞行器动力装置以及日常生活中。因为在管路系统中存在泵和阀门等内部声源以及基础振动和管道破裂等外部激励,所以会诱发流体管道产生振动噪声,并在管道和流体中传播。振动噪声问题在舰船管路系统中,显得十分突出,一方面会造成管路以及精密仪器附件破坏,影响管路系统以及动力系统的正常运行;另一方面管路系统的振动噪声会通过船体以及内外部流体交换而产生声辐射,影响其隐身性,直接对舰船安全构成威胁。 首先忽略流体和管道之间摩擦效应的影响,直管考虑轴向泊松耦合效应,弯管考虑泊松耦合效应以及Bourdon耦合效应,参考Tenteralli的建模思想,建立管路系统中最基本的管路部件单元——直管和弯管的动力学模型。模型包括轴向振动、横向振动以及管道的扭转振动,一共14个参量的一阶时域偏微分方程。然后利用Laplace变换把时域方程变换到频域,对于直管,对频域方程经过复杂的推导,把14个多元一阶偏微分方程转化为14个一元高阶常微分方程,对高阶方程直接求解得到直管的频域解析解;对于弯管,借鉴张立翔教授对直管轴向4方程模型的求解思想,同样得到弯管的频域解析解。管道的最终解还必须结合管路系统的边界条件,在这里,把管路的边界简化为六个自由度方向(线弹性和扭转弹性)的弹性刚度,通过设定不同的弹性刚度,可以得到各种组合的边界形式,比如固定边界、简支边界、自由边界以及弹性边界等。 建立典型管路结构的传递矩阵模型,包括直管和弯管、折管、分支管(一点分支以及多点分支)和锥形管的传递矩阵,传递矩阵中管段连接点(点传递矩阵)处支撑可以为任意形式。一点分支通过分支点处的力平衡和位移平衡得到了任意形状分支管的点传递矩阵,并结合边界条件得到了其求解方程;在此基础上,通过在点传递矩阵等式左右添加零矩阵的方法得到了多点分支的传递矩阵,同样结合边界条件得到了其求解方程。锥形管通过划分单元,把锥形管划分为N段,用直管近似等效锥形管的单元,建立了锥形管的传递矩阵。 在管路系统中,存在大量的法兰、阀门、泵等管路附件,这些附件都会影响管路系统的动力学行为,对于法兰、夹具等简化为一个集中质量元件,利用理论力学、结构力学等理论建立了集中质量的传递矩阵;而阀门、泵等声源附件不仅给管路带来了附加质量,而且是管路系统的激励源,因而,利用四端网络法以及力学理论,建立阀门、泵等声源附件的传递矩阵模型。 在前面研究的基础上,利用典型管路结构以及附件等在任意支撑下的点传递矩阵以及场传递矩阵,推导出任意管路系统的整体传递矩阵,结合边界条件得到了管路系统的求解方程,这里的管路系统的传递矩阵以及求解方程适用于任意形状以及布置的管路系统。 设计、搭建管路试验台架,通过测量直管、Y型分支管以及十字型分支管在激励下的轴向和横向振动噪声响应特性参数,通过与理论预测的对比来验证理论模型以及方法的正确性,同时也说明本文方法的应用,并从试验角度对管路流固耦合振动噪声特性进行分析。 最后,对管路典型部件进行计算,通过调整管道的结构参数以及支撑形式等特性参数,对管路振动噪声响应特性进行分析,并从总声级和总速度级的角度出发,研究管路结构振动噪声特性和规律,为管路振动噪声控制以及低噪声设计提供理论指导。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB533

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 费仁元,伊善贞;管道有源消声控制技术的发展与动向[J];北京工业大学学报;2003年03期
2 吴斌,费仁元,周大森;管道噪声有源控制的声学特性研究 Ⅰ理论分析[J];北京工业大学学报;2003年04期
3 吴斌,费仁元,周大森;管道噪声有源控制的声学特性研究Ⅱ实验部分[J];北京工业大学学报;2004年01期
4 李晓宏,刘克,乔五之,冯涛;离心泵水动力学噪声参数测控系统的设计与分析[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年01期
5 刘忠族,孙玉东,吴有生;管道流固耦合振动及声传播的研究现状及展望[J];船舶力学;2001年02期
6 张立翔,黄文虎,A.S.Tijsseling;水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析[J];工程力学;2000年01期
7 魏发远,黄玉盈,任志良,林长圣;分析输液曲管临界流速的迁移矩阵法[J];固体力学学报;2000年01期
8 王本利;王世忠;安为民;于永德;;用有限元法分析导管固液耦合振动[J];哈尔滨工业大学学报;1985年02期
9 王世忠;王茹;;三维管道固液耦合振动分析[J];哈尔滨工业大学学报;1992年04期
10 王世忠,于石声;载流管道固液耦合振动计算[J];哈尔滨工业大学学报;2001年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曹亮;输流管道流固耦合振动特性分析[D];昆明理工大学;2004年
2 率志君;充液管道压力脉动有源控制实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郝婷玥;陈贵清;;流固耦合作用下埋地管道的振动分析[J];四川建筑科学研究;2011年03期
2 徐文彬;姚安林;李又绿;曾祥国;徐荣鹏;;高压输气管道穿越河流的结构动力学分析[J];四川建筑科学研究;2012年02期
3 姜洪源;杨胡坤;王扬;;直流电渗流在微通道内的控制与仿真研究[J];微纳电子技术;2008年03期
4 裴譞;张宇文;袁绪龙;张纪华;;潜载导弹垂直发射横向振动特性仿真分析[J];兵工学报;2009年08期
5 伊善贞,费仁元,周大森,刘太文;管道有源消声的机理研究与元器件发展评述[J];北京工业大学学报;2003年04期
6 吴斌,费仁元,周大森;管道噪声有源控制的声学特性研究Ⅱ实验部分[J];北京工业大学学报;2004年01期
7 刘太文,伊善贞,费仁元;自适应有源消声次级源安装角度优化试验与研究[J];北京工业大学学报;2004年03期
8 孙建鹏;李青宁;曹现雷;;压弯杆弹性弯曲分析的精细传递矩阵法[J];北京工业大学学报;2012年04期
9 丁毅;陈立民;;基于CFX-ANSYS的灌装头斜T型管接头的流固耦合分析[J];包装工程;2011年15期
10 刘忠族,孙玉东,吴有生;管道流固耦合振动及声传播的研究现状及展望[J];船舶力学;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 石久胜;王浩;崔玖力;;热水供热管网分支用户极限流速的探讨——吉林省教育厅资助项目[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
2 黄玉盈;倪樵;;非线性输液管系统的幅频特性分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
3 奚盛海;肖文键;朱庆友;;某飞机液压管路动特性的有限元分析[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
4 袁芳;徐鉴;;时滞反馈对悬臂输液管控制系统的影响[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 严海;方勃;杨天智;黄文虎;;抑制POGO振动的蓄压器动力学分析[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
6 余祖耀;张辉意;李宝仁;;管道非恒定流动数值模拟研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
7 张玮;冀宏;于振燕;王峥嵘;;管道配置对阀控缸液压系统动态特性的影响[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
8 廖金军;李宝仁;;舵机电液伺服调节器水击仿真研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
9 高隆隆;杜经民;李宝仁;;FADS测压管路动态响应特性分析[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 吴考;王益群;杨阳;曾春峰;;基于神经网络PID控制的轧机液压弯辊系统研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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1 王文全;薄壁结构流固耦合数值模拟及计算方法研究[D];昆明理工大学;2008年
2 闫妍;充流多壁碳纳米管的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年
3 胡清华;轴承—转子系统的非线性动力学分析与优化研究[D];大连理工大学;2011年
4 王勇;基于蓄能器和组合功能加载油缸的安全阀试验技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
5 杜润;液压系统脉动衰减器的特性分析[D];西南交通大学;2010年
6 刘喜珠;海上风电大直径宽浅筒型基础结构设计及安全性研究[D];天津大学;2010年
7 郭长青;输流管道与轴向流中板状结构的流致振动与稳定性[D];清华大学;2010年
8 高闯;离心压缩机无叶扩压器失速与系统喘振先兆分析研究[D];上海交通大学;2011年
9 魏巍;多流体混合微流控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 王勇;离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马兴瑞;船舶液压舵机系统中的流体噪声控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 唐冶;弹性支承悬臂输液管道的稳定性和临界流速研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王秋阳;离心式海水泵流噪声仿真与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨小聪;频率可调共振式液压滤波器研究[D];长沙理工大学;2010年
5 韩文虎;水轮机流道流固耦合振动数值模拟[D];昆明理工大学;2008年
6 王涛;基于ANSYS Workbench的输液管道振动特性分析和振动控制的研究[D];河北科技大学;2011年
7 赵子琴;高温高压先导式过热蒸汽疏水阀消声减振分析研究[D];兰州理工大学;2011年
8 张晓雷;巨型框架结构分析的传递矩阵法[D];河北工程大学;2011年
9 田科;盾构机液压长管道振动模态分析与试验研究[D];中南大学;2011年
10 李巧珍;加热炉炉管多场耦合力学分析[D];东北石油大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 费仁元,伊善贞;管道有源消声控制技术的发展与动向[J];北京工业大学学报;2003年03期
2 吴斌,费仁元,周大森;管道噪声有源控制的声学特性研究 Ⅰ理论分析[J];北京工业大学学报;2003年04期
3 包日东;闻邦椿;龚斌;;微分求积法分析水下输流管道的竖向动力特性[J];东北大学学报(自然科学版);2007年02期
4 包日东;闻邦椿;;微分求积法分析弹性支承输流管道的稳定性[J];东北大学学报(自然科学版);2007年07期
5 余建星,罗延生,杨晶;海底管线悬空段模糊固有频率的计算[J];地震工程与工程振动;2002年03期
6 戴英杰,宋甲宗;悬跨段海洋管道非线性自由振动分析[J];大连理工大学学报;1999年06期
7 包日东;闻邦椿;;分析两端扭转弹簧约束下简支输流管道的动力特性[J];动力学与控制学报;2007年03期
8 张立翔,黄文虎,A.S.Tijsseling;水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析[J];工程力学;2000年01期
9 李昕,刘亚坤,周晶,马恒春;海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟[J];工程力学;2003年02期
10 张立翔;弱约束充液管道FSI频响分析[J];工程力学;1996年02期
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中国期刊全文数据库 前10条
1 廖金军;高海平;高隆隆;;螺杆泵异常振动噪声的分析与处理[J];舰船科学技术;2011年05期
2 杨慧玉;李晓辉;;模糊评价法在振动噪声影响中的应用[J];科技信息;2010年23期
3 包秀图;张涛;李子然;夏源明;;轮胎振动噪声的数值模拟[J];振动与冲击;2008年11期
4 石兆吉;;美国液化试验的管路系统和均匀饱和试件的制备方法[J];国外地震工程;1981年02期
5 王国治,温华兵;鱼雷结构振动传递特性的试验研究[J];实验力学;2001年02期
6 申秀敏;左曙光;蔡建江;冯青;;燃料电池车声振测试及噪声源识别[J];声学技术;2008年04期
7 王艳林;王自东;陈明文;宋卓斐;王强松;张鸿;;潜艇管路系统固液耦合动力特性研究(英文)[J];舰船科学技术;2009年06期
8 高明星;徐海林;方淑艳;王国忠;于宝琪;;橡胶颗粒沥青路面/轮胎噪声的有限元分析[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2010年03期
9 李燕杰;祖静;杜红棉;;冲击波测试中振动噪声的产生与去噪[J];传感器与微系统;2010年08期
10 侯温良;机器的故障诊断[J];声学技术;1983年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱忠;张万良;;泵与管路系统低噪声匹配方法[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
2 周炎;;动力装置振动噪声控制技术概述[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
3 张立业;杨江涛;;Pro/E在烟机设备管路系统中的应用[A];中国烟草学会2010年学术年会论文集[C];2010年
4 李志远;;某楼顶空调系统振动噪声分析与控制[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
5 陈彬;刘阁;;化工管路系统水击振动被动控制研究[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘渝十三省区市机械工程学会2009年学术年会论文集(河南、贵州、重庆分册)[C];2009年
6 葛辉良;白琳琅;张自丽;;基于振动噪声波数谱模型的降噪结构设计方法研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
7 蔡振雄;李玩幽;李寒林;;利用振动噪声信号诊断柴油机故障研究的现状与发展[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
8 史斌杰;吴喆莹;张维竞;;Visual Basic.NET在船舶动力装置管路系统技术设计中的应用[A];2010年MIS/S&A学术交流会议论文集(中国造船工程学会学术论文集)[C];2010年
9 时轮;徐立;;多波长全息表面形貌检测及振动分析[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
10 黄国富;常煜;张海民;;基于CFD的船用离心泵水动力振动噪声源分析[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
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1 小廖;日丰S1管路系统及抗菌专用管[N];中国建设报;2006年
2 ;管路系统布置技术要点[N];山东科技报;2001年
3 乔歇;GF管路系统助力低碳世博[N];中国化工报;2010年
4 乔舟;乔治费歇尔塑料管路经受汽滚船首航考验[N];中国船舶报;2010年
5 山东 宋作贵;空调管路系统的检漏[N];电子报;2005年
6 颖谊;日丰管在采暖管路系统中的应用[N];中国建设报;2006年
7 小晗;上海乔治费歇尔管路公司去年销售额近3亿元[N];中国建材报;2008年
8 杜晨达;哈尔滨工业大学研制成功“两用塔机泵送管路系统”[N];中华建筑报;2000年
9 冯淑娟;GF:200年的老店也不落伍[N];财经时报;2006年
10 本报记者 杨歌;产品质量抽查结果出炉 合格率不容乐观[N];机电商报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳华;考虑流固耦合的管路系统振动噪声及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 金岩;基于小波变换与独立分量分析的内燃机振声特性研究[D];浙江大学;2007年
3 孙剑波;开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D];华中科技大学;2005年
4 徐红梅;内燃机振声信号时频特性分析及源信号盲分离技术研究[D];浙江大学;2008年
5 曹友强;基于机敏约束阻尼的车身结构振动噪声控制研究[D];重庆大学;2011年
6 景国玺;活塞组多物理场耦合非线性问题及环组机油消耗改进设计研究[D];浙江大学;2011年
7 钱斌;圆柱壳组合系统振动噪声的有效导纳功率流法研究[D];西北工业大学;2002年
8 韩忠东;地震背景噪声信号的特征分析与应用方法研究[D];山东科技大学;2007年
9 许莎;母线设备多物理场耦合研究及应用[D];上海交通大学;2007年
10 贾维新;发动机结构噪声和进气噪声的数字化仿真及优化设计研究[D];浙江大学;2008年
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1 黎勇;汽车变速器振动噪声控制研究[D];重庆大学;2004年
2 林传勇;国产高速动车组客室与司机室振动噪声优化对比研究[D];北京交通大学;2012年
3 谢昌林;机械结构振动噪声的仿真[D];西北工业大学;2004年
4 张静文;基于Web的变压器振动噪声在线监测系统的开发与研究[D];华北电力大学(北京);2010年
5 钟如军;充水管路振动噪声特性的统计能量分析[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 闫法义;管路系统流体数值建模及虚拟可视化研究[D];山东大学;2005年
7 张健;汽车驱动桥振动噪声研究[D];重庆大学;2005年
8 陈汪;复合材料结构强度与声学性能分析[D];华中科技大学;2005年
9 卢喜;旋叶式车用空调压缩机的振动与噪声控制的研究[D];重庆大学;2006年
10 龙月泉;某国产变速器主要噪声源识别及降噪途径的研究[D];重庆理工大学;2009年
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